ZEISS가 전기자동차를 위한 종합 품질 솔루션에 해답을 제시한다.

자동차 제조 업체들이 새로운 전기자동차의 개발과 출시 시기를 앞당기고 있다. 전기 파워 트레인은 구성 면에서 내연 기관과 크게 다르기 때문에, 새로운 전기자동차 부품 생산과 조립에 잘 적응해야 한다. 자동차 산업 품질 보증의 주된 과제는 정밀도에 대한 요건을 충족해야 한다.

경량화와 출력 그리고 주행 거리는 전기자동차의 설계와 구성에서 중요한 목표이다. 동시에 제조업체는 전기 파워 트레인을 효율적으로 제조하는 방법에 대한 문제에 직면해 있다. 내연기관 제조에는 선반과 밀링 그리고 연삭과 같은 기계적 공정이 널리 사용되고 있지만, 전기 모터 구성부품인 스테이터와 로터 제작에는 펀칭, 굽힘, 용접 함침 공법이 주로 사용되며, 이는 자동차 품질에 중요한 영향을 미친다.

전기 수소차를 위한 ZEISS의 종합 품질 솔루션

전기 모터의 생산 요건은 기존 치수 측정에도 큰 변화를 가져오고 있다. 어떤 경우에는 허용 오차가 넓지만, 제한된 접근성과 많은 속성으로 인해 생산 과정이 매우 복잡해졌다. 무결함 용접 이음매 등 새로운 요건과 함침 코팅의 두께 특성도 전기 모터 제조의 어려움을 증폭시키고 있다. 따라서 센서뿐만 아니라 소프트웨어와 분석에도 훨씬 유연하고 다양한 품질 보증 솔루션이 필요하다. 먼저 용접 이음매를 검사하려면 접촉식 및 광학 센서가 있는 3차원 측정기와 컴퓨터 단층 촬영 스캔이 필요하고, 이를 현미경으로 분석해야 한다. ZEISS는 배터리, 전력전자 장치, 전기 엔진, 변속기 등 다양한 제품군을 통해 최고의 신뢰성을 가진 종합 품질 검사를 제공한다.

전기자동차 배터리를 위한 솔루션

그중에서도 전기자동차 배터리 품질 보증 프로세스는 매우 복잡하고 다면적이다. R&D에서 시작하여 원재료 가공과 배터리 모듈 조립까지 생산의 모든 단계를 거쳐야 한다. 또한 재질, 전극, 셀, 모듈 및 트레이 수준에 이르기까지 배터리 특성을 파악하고 제어해야 한다. 따라서 오래 지속되고 효율적이며 안정적인 배터리를 생산하기 위해서는 최고 품질의 소재와 정밀한 생산기술이 필요하다. 품질 기준은 가능한 한 최적의 재료를 선택하는 것(리튬화합물, 양극 및 음극 재료, 분리 막 호일)에서 전극 제조 공정 중, 중요한 단계를 제어하는 것까지 다양한 범위를 포함하고 있다. 품질 관리를 위해서는 미세 구조와 이물질에 대한 파악이 중요하며, 최종 조립 시 매우 엄격한 공차 범위 내에서 셀과 모듈 및 트레이를 제작하는 것도 필수적이다.

ZEISS EagleEye를 이용한 배터리 트레이광학 레이저 삼각 측량 측정 ZEISS Horizontal Arm CMM을 이용한 배터리 트레이 접촉식 측정

배터리 트레이의 챌린지

파워 트레인과 함께 배터리 트레이 제조 과정에서 볼 수 있듯이, 전기 자동차의 차제도 상당한 생산 변경을 겪고 있다. BEV(배터리 전기자동차)에서 배터리 트레이는 복잡한 용접 알루미늄 프로파일로 구성되며, 플러그 PHEV(하이브리드 전기 자동차)도 종종 더 작은 주조 구조를 사용한다.

이러한 다양한 시스템 요건은 위치와 형태 그리고 개별 구성 요소 속성과 같은 기하학적 속성을 띤 품질 요건이 된다. 특히 배터리 트레이의 크기와 포지티브 피팅과 같은 많은 속성은 측정 주기에 문제가 된다. 그리고 이것은 안전에 중요한 요소이기 때문에 대부분의 경우 100% 검사가 필요하다.

ZEISS는 배터리 트레이 검사에 대한 풍부한 경험을 가지고 있으며, 검사를 위해 Zeiss Eagle eye 레이저 스캐너가 장착된 ZEISS PRO T HAM(외팔보 타입 CMM)가 자주 사용된다. 하나의 측정 프로그램에서 접촉식 센서와 광학 센서 사이를 자동으로 전환하는 기능을 통해 다양한 측정 지점에 접근하고 재현 가능한 측정을 수행할 수 있다. 다양한 구성 요소의 특성이 측정되면 분석 결과를 응용 프로그램 소프트웨어와 ZEISS PiWeb에 시각적으로 표시할 수 있다. 그 외의 검사 장비인 GOM ATOS ScanBOX는 높은 수준의 자동화와 구조광 3D 스캐닝을 사용하기 때문에 배터리 트레이 측정에도 적합하다.

자이스 코리아 품질 솔루션 사업부 박성진 전무는 “재료 연구와 분석을 위한 현미경(광학현미경, 전자현미경, X-ray 현미경 등)에서 모듈 어셈블리의 치수 측정과 내부 결함 감지까지 가능한 산업용 CT 시스템, 그리고 배터리 트레이의 정밀한 치수 측정을 위한 3차원 측정기 등 전기차 및 전기차 배터리 고객에게 최적화된 자이스의 종합 품질 솔루션을 직접 경험해 볼 수 있는 기회가 될 것입니다.”라고 밝혔다.